Produkcja wodoru w ogniwach alkalicznych jest stosunkowo dojrzałą technologią produkcji wodoru elektrolitycznego. Ogniwo alkaliczne jest bezpieczne i niezawodne, ma żywotność 15 lat i jest szeroko stosowane komercyjnie. Wydajność robocza ogniwa alkalicznego wynosi zazwyczaj 42% ~ 78%. W ciągu ostatnich kilku lat ogniwa elektrolityczne alkaliczne poczyniły postępy w dwóch głównych aspektach. Z jednej strony poprawiono wydajność ogniwa, a koszty operacyjne związane ze zużyciem energii elektrycznej zostały obniżone. Z drugiej strony gęstość prądu roboczego wzrasta, a koszt inwestycji maleje.
Zasada działania alkalicznego elektrolizera jest pokazana na rysunku. Bateria składa się z dwóch elektrod rozdzielonych hermetyczną przeponą. Zespół baterii zanurzony jest w wysokim stężeniu alkalicznego elektrolitu ciekłego KOH (20% do 30%) w celu zmaksymalizowania przewodnictwa jonowego. Roztwory NaOH i NaCl mogą być również stosowane jako elektrolity, ale nie są powszechnie stosowane. Główną wadą elektrolitów jest to, że są żrące. Ogniwo działa w temperaturze od 65 °C do 100 °C. Katoda ogniwa wytwarza wodór, a powstały OH – przepływa przez przeponę do anody, gdzie rekombinuje, wytwarzając tlen.
Zaawansowane alkaliczne ogniwa elektrolityczne nadają się do produkcji wodoru na dużą skalę. Alkaliczne ogniwa elektrolityczne produkowane przez niektórych producentów mają bardzo wysoką wydajność produkcji wodoru na poziomie (500 ~ 760 Nm3/h), przy odpowiednim zużyciu energii wynoszącym 2150 ~ 3534 kW. W praktyce, aby zapobiec tworzeniu się mieszanin gazów palnych, wydajność wodoru jest ograniczona do 25% do 100% zakresu znamionowego, maksymalna dopuszczalna gęstość prądu wynosi około 0,4 A/cm2, temperatura robocza wynosi od 5 do 100°C, a maksymalne ciśnienie elektrolityczne wynosi około 2,5 do 3,0 MPa. Gdy ciśnienie elektrolityczne jest zbyt wysokie, koszty inwestycji rosną, a ryzyko powstania szkodliwej mieszanki gazowej znacznie wzrasta. Bez żadnego pomocniczego urządzenia oczyszczającego czystość wodoru wytwarzanego przez elektrolizę alkalicznych ogniw może osiągnąć 99%. Woda elektrolityczna w alkalicznych ogniwach elektrolitycznych musi być czysta, aby chronić elektrodę i zapewnić bezpieczną pracę, przewodność wody wynosi mniej niż 5S/cm.
Czas publikacji: 02-02-2023